用于热处理腔室的高温测量过滤器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本文所述的实施方式大体涉及在半导体基板的热处理期间的高温测量。更具体 地，本文所述的实施方式涉及用于热处理腔室的高温测量过滤器（pyrometryfilter)。
【背景技术】
[0002] 快速热处理（RTP)是用于制造半导体集成电路的开发完备的技术。RTP是一种工 艺，在所述工艺中，在RTP腔室中利用高强度光学辐射照射基板，以将基板快速加热至相对 较高的温度，以热活化基板中的工艺。一旦基板已被热处理，便移除辐射能并使基板冷却。 RTP是具有能效的工艺，因为执行RTP的腔室并未被加热至处理基板所需的高温。在RTP工 艺中，仅加热基板。由此，经处理的基板与周围环境（亦即腔室）并非处于热平衡。
[0003] 集成电路的制造涉及沉积层、用光刻图案化层和蚀刻图案化层的众多步骤。离子 注入用以在基板中掺杂活性区域。制造工序亦包括基板的热退火以用于众多用途，诸如修 复注入损伤和活化掺杂剂、结晶、热氧化及氮化、硅化、化学气相沉积（CVD)、气相掺杂和热 清洁等等。
[0004] 尽管在基板处理技术的早期阶段中，退火涉及在退火炉中加热多个基板达较长时 段，但RTP已愈来愈多地用以满足对具有日益变小的电路特征结构的基板进行处理的更严 格的要求。RTP通常在单个基板腔室中执行，方法是利用来自高强度灯阵列的光照射基板， 所述灯阵列经导向至上面形成有集成电路的基板的正面。辐射至少部分由基板吸收并将基 板迅速加热至所需高温。所需温度一般高于600°C，及在某些应用中高于1000°C。辐射加 热可迅速启动和停用以便以可控方式在较短时间间隔中加热基板，诸如在约60秒与约1秒 之间的时间间隔中加热基板。
[0005] 在某些工艺期间，可能需要较低温度（亦即低于400°C)。使用较低温度的实例包 括在基板上形成硅化物。在腔室中处理基板的质量和效能部分依赖于为基板提供和维持准 确温度的能力。处理腔室中的基板温度常由高温计测量，高温计测量波长带宽内的温度。当 高温计检测到处于辐射高温计带宽内且源于加热源的辐射时，所述辐射可能干扰高温计信 号的解释。"泄漏"热辐射，亦即不希望由高温计测量到的辐射，可能干扰高温计读数和提供 不准确的温度测量。而且，并非所有基板在高温计带宽处为不透明，当基板维持在较低温度 下时尤其如此。与高温物件相比，低温物件发射出强度更低的热辐射。低温物件的弱热发 射可能被其它热信号淹没和丢失。
[0006] 因此，本领域需要改良的系统以利用高温计准确测量温度。更具体地，需要用于热 处理腔室的高温测量过滤器。
【发明内容】
[0007] 在一个实施方式中，提供用于热处理腔室的设备。所述设备包括具有多个表面的 透明介质。所述透明介质具有几何形状，其中透明介质中心区域的厚度小于透明介质周边 区域的厚度。反射性涂层设置在多个表面中的至少两个表面上，和吸收性涂层或束流收集 器（beamdump)设置在周边区域上或邻近于周边区域。
[0008] 在另一实施方式中，提供用于处理基板的系统。所述系统包括辐射源、高温计和透 明介质。所述透明介质设置在辐射源与高温计之间。所述透明介质包括多个表面和几何形 状，其中透明介质中心区域的厚度小于透明介质周边区域的厚度。反射性涂层设置在多个 表面中的至少两个表面上，和吸收性涂层或束流收集器设置在周边区域上或邻近于周边区 域。
[0009] 在又一实施方式中，提供用于热处理腔室的设备。所述设备包括具有多个表面的 透明介质。所述透明介质包括几何形状，其中透明介质的厚度在这些多个表面之间实质上 恒定不变；和包括变化的光学厚度，所述光学厚度在透明介质的多个区域具有多个折射率。 所述透明介质亦在多个表面中的至少两个表面上设置有反射性涂层，和在所述透明介质的 周边区域上或邻近于周边区域处设置有吸收性涂层或束流收集器。
[0010] 在又一实施方式中，提供用于热处理腔室的设备。所述设备包括具有几何形状的 透明介质。所述透明介质的厚度在所述透明介质的整个直径上实质上恒定不变；和一个或 更多个反射性表面嵌入透明介质内。
[0011] 在又一实施方式中，提供用于热处理腔室的设备。所述设备包括具有领结 (bowtie)结构的透明介质。领结结构包括：中心区域，所述中心区域的厚度小于周边区域 的厚度；顶表面，所述顶表面从中心区域线性向上延伸至周边区域；和底表面，所述底表面 从中心区域线性向下延伸至周边区域，使得顶表面和底表面沿透明介质的水平面对称。反 射性涂层设置在透明介质的顶表面和底表面上，和吸收性涂层或束流收集器设置在透明介 质的周边区域上或邻近于周边区域处。
【附图说明】
[0012] 可通过参照实施方式（其中一些实施方式在附图中示出）来详细理解本发明的上 述特征结构以及上文中简要概括的有关本发明更特定的描述。然而，应注意，附图仅图示本 发明的典型实施方式，因此不被视作限制本发明的范围，因为本发明可允许其它同等有效 的实施方式。
[0013] 图1图示根据本文所述的某些实施方式的快速热处理腔室的截面图。
[0014] 图2A至图2D图示根据本文所述的多个实施方式的窗口的截面图。
[0015] 图3图示根据本文所述的一个实施方式的窗口的截面图。
[0016] 图4A至图4B是根据本文所述的多个实施方式的已拆离反射体的窗口的示意性截 面图。
[0017] 为了便于理解，已在可能的情况下使用相同的参考数字来标示各图中共有的相同 元件。预期一个实施方式中的元件和特征结构可以有益的方式并入其它实施方式中而无需 进一步叙述。
【具体实施方式】
[0018] 本发明的实施方式大体涉及半导体基板的热处理期间的高温测量。更具体地，本 发明的实施方式涉及用于热处理腔室的高温测量过滤器。
[0019] 本发明的实施方式提供用于处理基板的热处理腔室。热处理腔室中的基板温度通 常通过辐射高温测量而测得。基板温度可通过辐射高温测量得以确定，方法是测量基板的 发射率和应用已知辐射定律来校准高温计以进行准确的温度测量。当高温计检测到来自 加热源（亦即灯）的处于高温计的带宽或波长范围内的辐射时，该干扰辐射可能干扰高温 计信号的解释。来自加热源的辐射可能因为基板周围的泄漏或通过基板的透射而到达高温 计。这种辐射可能在热处理腔室的操作期间发生，且当基板处于低于约450°C的温度下时， 这种辐射可干扰高温测量。
[0020] 图1是根据本文所述的某些实施方式的快速热处理腔室的截面图。对所述热 处理腔室和本文中的实施方式可能使用的仪器的进一步描述在共同转让的美国专利第 5, 848, 842号和第6, 179, 466号中被披露，这些专利在此以引用的方式、以不与要求保护的 本发明矛盾的程度整体并入本文。
[0021] 待在腔室100中处理的基板112通过阀或出入口 113被提供至腔室100的处理区 域118中。基板112在其周边由环形的边缘环114支撑，边缘环114具有与基板112的角 接触的环形斜隔板（annularslopingshelf) 115。有关对边缘环及其支撑功能的更完整的 描述，可参照美国专利第6, 395, 363号，所述专利以引用的方式、以不与要求保护的本发明 矛盾的程度整体并入本文。基板112被定向成使得已在基板112正面上形成的经处理的特 征结构116向上面对处理区域118。处理区域118在处理区域上侧由透明的石英窗口 120 界定。尽管为示意说明而示出，但基板112上的特征结构116 -般不突出超过基板112表 面的实质距离，而是在基板112表面的平面内和邻近处构成图案化。
[0022] 当在基板移送设备（诸如机械手叶片（未示出））之间运送基板112时，三个升降 销122可升高和降低以支撑基板112的背侧，所述基板移送设备将基板112提供至腔室100 中和提供至边缘环114上。为了加热基板112,将辐射加热设备124定位在窗口 120上方以 将辐射能导向基板112。在腔室100中，辐射加热设备包括定位在各个反射管127中的大量 高强度钨卤素灯126,这些反射管在窗口 120上方布置成六角密集阵列。灯126阵列一般 被称作灯头。然而，可替换为其它辐射加热设备以向腔室100提供辐射热能。一般而言，灯 126涉及电阻加热以使辐射源的温度迅速升高或快速升温。适合的灯的实例包括由玻璃或 二氧化硅封套围绕灯丝的白炽灯和钨卤素白炽灯，和包括围绕诸如氙之类的气体的玻璃或 二氧化硅封套的闪光灯，和可包括可围绕气体或蒸汽的玻璃、陶瓷或二氧化硅封套的弧光 灯。这些灯一般在气体被激发（energized)时提供辐射热。如本文中所提供的，术语"灯" 意在包括具有围绕热源的封套的灯。灯